2022년 1월, 남태평양의 해저 화산 헝가 통가-헝가 하파이가 현대 역사상 가장 큰 화를 냈다. 하지만 모두가 화산재와 충격파에 넋을 잃고 있는 동안, 과학자들은 이 폭발이 대기에서 강력한 온실가스인 메탄을 부분적으로 제거하는 깔끔한 마술을 부렸다는 사실을 발견했다. 연구자들은 이 발견이 결국 과학자들이 지구 온난화를 늦추기 위한 새로운 전략을 개발하는 데 도움이 될 수 있다고 말한다. 거대한 화산 폭발만큼 '기후 해결책'다운 것은 없으니까.

위성 관측을 이용해 과학자들은 거대한 화산 연기 기둥 내에서 비정상적으로 높은 농도의 포름알데히드를 감지했다. 이는 메탄이 대기 중에서 분해될 때 생성되는 물질이기 때문에 그들의 관심을 끌었다. 마치 범죄 현장의 영수증 같은 것이다. "위성 이미지를 분석했을 때, 기록적인 고농도의 포름알데히드를 가진 구름을 보고 놀랐습니다. 우리는 그 구름을 10일 동안 남아메리카까지 추적할 수 있었습니다. 포름알데히드는 단 몇 시간만 존재하기 때문에, 이 구름이 일주일 넘게 지속적으로 메탄을 파괴하고 있었음을 보여줍니다."라고 Nature Communications에 발표된 연구의 제1저자인 Acacia Impact Innovation BV의 마르텐 반 헤르펜 박사는 설명한다. "화산이 분출 중에 메탄을 방출한다는 것은 알려져 있었지만, 화산재가 이 오염을 부분적으로 정화할 수 있다는 것은 지금까지 알려지지 않았습니다."라고 그는 덧붙인다. 아마도 화산에게 주어진 가장 뒤끝 있는 칭찬일 것이다.

연구자들은 이 폭발이 이전에 완전히 다른 환경에서 확인된 드문 화학 과정을 활성화했다고 믿는다. 2023년에 발표된 이전 연구에서 과학자들은 사하라 사막에서 대서양을 가로질러 불어오는 먼지가 바다 스프레이의 소금과 결합하여 철염 에어로졸이라는 작은 입자를 생성할 수 있다는 것을 발견했다. 햇빛이 이 입자에 닿으면 염소 원자가 방출되고, 이는 메탄과 반응하여 분해를 돕는다. 이 발견은 대류권에서의 대기 화학에 대한 과학자들의 이해를 크게 바꾸었다. "새롭고 완전히 놀라운 점은 물리적 조건이 완전히 다른 성층권 높은 곳의 화산 연기 기둥에서도 동일한 메커니즘이 발생하는 것처럼 보인다는 것입니다."라고 코펜하겐 대학교 화학과의 매튜 존슨 교수는 말한다. 통가 분화 동안, 엄청난 양의 짠 바닷물이 화산재와 함께 성층권으로 분출되었고, 연구자들은 햇빛이 이 혼합물과 상호작용하여 고반응성 염소를 생성하고, 이 염소가 분화 중에 방출된 메탄을 파괴하는 데 도움을 주었다고 생각한다. 비정상적으로 높은 포름알데히드 수치는 메탄 분해가 일어나고 있다는 증거로 작용했다.

이 발견은 또한 과학자들이 대기 중 메탄의 유입과 유출을 추정하는 지구 메탄 예산을 재고해야 할 필요성을 시사한다. "우리는 이제 대기 중 먼지(예: 화산 폭발로 인한)가 메탄 예산에 영향을 미친다는 것을 알고 있습니다. 먼지가 이전에 고려되지 않았기 때문에, 이러한 추정치의 기초가 되는 데이터를 수정하는 것이 중요합니다."라고 매튜 존슨은 말한다. 메탄은 현재 지구 온난화의 약 1/3을 담당하며, 20년 동안 CO2보다 약 80배 더 많은 열을 가둔다. 그러나 이산화탄소와 달리 메탄은 수세기 동안 머물지 않으며 일반적으로 약 10년 이내에 분해된다. 대기 수명이 짧기 때문에 메탄 오염을 줄이면 비교적 빠르게 기후 혜택을 얻을 수 있다. 과학자들은 때때로 메탄 감축을 기후 변화의 '비상 브레이크'라고 설명하지만, 연구자들은 장기적인 기후 안정성을 위해 CO2 배출 감축이 여전히 중요하다고 강조한다.

연구팀은 이 발견이 대기 중 메탄 제거를 인위적으로 가속화하려는 노력을 진전시키는 데 도움이 될 수 있다고 말한다. 전 세계 과학자들은 현재 여러 가능성을 탐구하고 있다.